Конструкция
Основные элементы барабанного тормозного механизма (с гидравлическим приводом) — тормозные колодки, непосредственно осуществляющие торможение и для этого имеющие накладки из фрикционного (имеющего высокий коэффициент трения) материала; тормозной барабан; колёсные, или рабочие, тормозные цилиндры, под давлением жидкости в гидросистеме, создаваемым приводимым в действие от тормозной педали главным тормозным цилиндром, прижимающие колодки ко внутренней поверхности тормозного барабана — их может быть один или два, во втором случае говорят о дуплексном тормозном механизме, или тормозном механизме с двумя ведущими колодками. Все эти детали смонтированы на штампованном основании — тормозном щите.
36. Делитель — Дополнительная коробка передач, в которой поток мощности делится на две или три ветви. В ней больше зубчатых колес, которые имеют меньшие размеры, а следовательно, меньшие моменты инерции и окружные скорости.
Применение таких схем объясняется желанием повысить срок службы трансмиссии при большой передаваемой мощности. Многоступенчатые трансмиссии создают на базе основной четырех-, пяти- или шестиступенчатой базовой соосной трехвальной коробки, присоединяя к ней дополнительную коробку. Обычно она имеет две передачи (прямую и понижающую) и обеспечивает удвоение числа передач.
Применение трехступенчатой дополнительной коробки позволяет утроить число передач базовой коробки. Водитель в обоих случаях использует два органа управления: один базовой, другой дополнительной коробкой.
Если передаточное число пониженной передачи в дополнительной коробке достаточно большое, чтобы увеличить общий диапазон, по крайней мере, вдвое, ее называют «демультипликатор». Если же она почти не увеличивает общий диапазон, а служит для получения «половинок» между передачами основной коробки, ее называют «делителем», имея в виду, что она делит имеющийся диапазон на большее число ступеней.
Сегодня к базовой коробке часто пристыковываются две дополнительных — и спереди, и сзади. Естественно, одна из них является демультипликатором, другая — делителем.
Делитель имеет простую конструкцию и минимальное число зубчатых колес. КПД коробки с делителем практически не отличается от КПД базовой коробки, так как сохраняется число зубчатых зацеплений, передающих силовой поток.
При передней установке недостатком делителя является увеличение крутящего момента на входе базовой коробки, что заставляет использовать в ее качестве более мощный, и соответственно, тяжелый агрегат.
Эту проблему можно решить, установив делитель сзади, однако там обычно оставляют место для демультипликатора, установка которого спереди практически исключена из-за большого передаточного числа низшей передачи.
Демультипликатор в конструкции автомобиля - дополнительная коробка передач, устанавливаемая после основной (обычно в одном блоке с ней), предназначенная для увеличения количества низших передач. Как правило, демультипликаторы имеют две ступени (передачи) - прямую и понижающую. Передаточное число понижающей передачи выбирается довольно большим, так что при ее включении все передаточные числа трансмиссии смещаются в диапазон ниже первой передачи основной коробки. В этом, кстати, состоит функциональное отличие демультипликатора от делителя. Функцию демультипликатора может выполнять раздаточная коробка.
37. на автомобилях полной массой более 9 т применяют пневматический привод, который может создавать практически неограниченное приводное усилие со стороны тормозных механизмов (в автомобилестроении пневматический привод применяется с ). Основными элементами пневматического привода является компрессор, ресиверы (воздушные баллоны), хранящие запас сжатого воздуха, кран, магистрали и исполнительные элементы, воздействующие на разжимные устройства тормозных механизмов. При торможении автомобиля кран соединяет ресиверы с магистралями, устанавливая в них давление воздуха, пропорциональное силе, приложенной водителем к тормозной педали. При снятии усилия с тормозной педали кран отсоединяет магистрали от ресиверов и соединяет их с окружающей средой. Подобно гидравлическому, пневматический привод разделяется на контуры, причем отдельные контуры имеют свои ресиверы и управляются отдельной секцией крана. Особенно часто пневматический привод используется на автопоездах. Исполнительные механизмы привода тормозной системы прицепа (полуприцепа) питаются от установленных на них отдельных ресиверов и дополнительного крана, который называется воздухо распределителем. Соединение тормозных систем тягача и прицепа может быть однопроводным или двухпроводным. При однопроводном приводе прицеп соединен с тягачом с помощью одной магистрали, через которую осуществляется как наполнение ресиверов прицепа сжатым воздухом, так и передача на прицеп команд на торможение с заданной водителем интенсивностью. Преимуществом однопроводного привода тормозной системы прицепа является простота, а также то, что при отрыве автопоезда он автоматически, без применения дополнительных устройств, затормаживает прицеп вследствие того, что давление в разорвавшейся соединительной магистрали падает до нуля. В двухпроводном приводе посредством одной магистрали, связывающей тягач с прицепом (питающей), постоянно пополняется запас сжатого воздуха в ресиверах прицепа, а другая (управляющая), давление в которой изменяется прямо пропорционально давлению в тормозных магистралях тягача, управляет воздухораспределителем прицепа.
38. Карданным шарниром называется подвижное соединение, обеспечивающее передачу вращения между валами, оси которых пересекаются под углом.
Карданный шарнир неравных угловых скоростей (асинхронный) состоит из вилки ведущего вала, вилки ведомого вала и крестовины, соединяющей вилки с помощью игольчатых подшипников. Вилка может поворачиваться относительно оси ОО крестовины и одновременно с крестовиной поворачиваться относительно оси О1О1 при передаче вращения с ведущего вала на ведомый и изменяющемся угле между валами.
Если ведущий вал повернется на некоторый угол a, то ведомый вал за это время повернется на какой-то другой угол b и соотношение между углами поворота валов будет:
tga = tgb cosg.
Следовательно, валы вращаются с разными угловыми скоростями (w1 ¹ w2), а ведомый вал – еще и неравномерно. Неравномерность вращения валов тем больше, чем больше угол g между валами. Неравномерное вращение валов вызывает дополнительную динамическую нагрузку на детали трансмиссии и увеличивает их износ.
Для устранения неравномерного вращения на концах карданного вала устанавливают два карданных шарнира неравных угловых скоростей. Вилки карданных шарниров, соединенные с карданным валом, располагаются в одной плоскости. Тогда неравномерность вращения, создаваемая первым карданным шарниром, выравнивается вторым карданным шарниром, и ведомый вал вращается равномерно с частотой ведущего вала.
Карданные шарниры неравных угловых скоростей допускают передачу вращения при углах между валами до 15...20°.
Карданный шарнир равных угловых скоростей (синхронный) состоит из фасонных вилок, изготовленных как одно целое с ведущим и ведомым валами. Вилки имеют овальные делительные канавки, в которых находятся рабочие шарики. Центрирование вилок осуществляется шариком, размещенным в сферических углублениях внутренних торцов вилок.
Вращение с вала на вал передается через рабочие шарики. Канавки вилок имеют специальную форму, которая независимо от изменения угла g между валами обеспечивает расположение рабочих шариков в плоскости АА, делящей угол q пополам. В результате этого оба вала вращаются с равными угловыми скоростями (w1 = w2).
Шариковый шарнир такого типа может передавать вращение при углах g между валами, достигающими 30...32°.
Шарнир прост по конструкции и сравнительно недорог в изготовлении, однако он имеет ускоренное изнашивание из-за скольжения рабочих шариков относительно канавок и высокого давления между шариками и канавками.
39. Дисковый тормозной механизм состоит из вращающегося тормозного диска, двух неподвижнах колодок, установленных внутри суппорта с обеих сторон.
Дисковый тормозной механизм (рис.4) состоит из: суппорта, одного или двух тормозных цилиндров, двух тормозных колодок, тормозного диска. Суппорт закреплен на поворотном кулаке переднего колеса автомобиля. В нем находятся два тормозных цилиндра и две тормозные колодки. Колодки с обеих сторон «обнимают» тормозной диск, который вращается вместе с закрепленным на нем колесом. При нажатии на педаль тормоза поршни начинают выходить из цилиндров и прижимают тормозные колодки к диску. После того, как водитель отпустит педаль, колодки и поршни возвращаются в исходное положение за счет легкого «биения» диска. Дисковые тормоза очень эффективны и просты в обслуживании. Даже новичку замена тормозных колодок в этих механизмах доставляет мало хлопот.
Преимущества дисковых ормозов: - при повышении температуры характеристики дисковых тормозов довольно стабильны, тогда как у барабанных снижается эффективность - температурная стойкость дисков выше, в частности, из-за того, что они лучше охлаждаются - более высокая эффективность торможения позволяет уменьшить тормозной путь - меньшие вес и размеры - повышается чувствительность тормозов - время срабатывания уменьшается - изношенные колодки просто заменить, на барабанных приходится предпринимать усилия на подгонку колодок чтобы одеть барабаны - около 70% кинетической энергии автомобиля гасится передними тормозами, задние дисковые тормоза позволяют снизить нагрузку на передние диски - температурные расширения не влияют на качество прилегания тормозных поверхностей.
40. Газораспределительный механизм (другое наименование – система газораспределения, сокращенное наименование – ГРМ) предназначен для обеспечения своевременной подачи в цилиндры двигателя воздуха или топливно-воздушной смеси (в зависимости от типа двигателя) и выпуска из цилиндров отработавших газов.
На широко распространенных четырехтактных поршневых двигателях внутреннего сгорания применяются клапанные газораспределительные механизмы, поэтому устройство ГРМ рассмотрено именно на его примере.
Газораспределительный механизм имеет следующее общее устройство:
клапаны;
привод клапанов;
распределительный вал;
привод распределительного вала.
Схема газораспределительного механизма
Клапаны непосредственно осуществляют подачу в цилиндры воздуха (топливно-воздушной смеси) и выпуск отработавших газов. Клапан состоит из тарелки и стержня. На современных двигателях клапаны располагаются в головке блока цилиндров, а место соприкосновения клапана с ней называется седло.
Различают впускные и выпускные клапаны. Для лучшего наполнения цилиндров диаметр тарелки впускного клапана больше, чем выпускного.
Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью пружины, а открывается при нажатии на стержень. Пружина закреплена на стержне с помощью тарелки пружины и сухарей. Клапанные пружины имеют определенную жесткость, обеспечивающую закрытие клапана при работе. Для предупреждения резонансных колебаний на клапанах может устанавливаться две пружины меньшей жесткости, имеющие противоположную навивку.
Клапаны изготавливаются из сплавов. Рабочая кромка тарелки клапана усилена. Стержень впускного клапана, как правило, полнотелый, а выпускного – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения.
Большинство современных ДВС имеют по два впускных и два выпускных клапана на каждый цилиндр. Помимо данной схемы ГРМ используется трехклапанная схема (два впускных, один выпускной), пятиклапанная схема (три впускных, два выпускных). Использование большего числа клапанов ограничивается размером камеры сгорания и сложностью привода.
Открытие клапана осуществляется с помощью привода, обеспечивающего передачу усилия от распределительного вала на клапан. В настоящее время применяются две основные схемы привода клапанов:
гидравлические толкатели;
роликовые рычаги.
Роликовые рычаги в качестве привода более предпочтительны, т.к. имеют меньшие потери на трение и меньшую массу. Роликовый рычаг (другие наименования – коромысло, рокер, от английского «коромысло») одной стороной опирается на стержень клапана, другой – на гидрокомпенсатор (в некоторых конструкциях на шаровую опору). Для снижения потерь на трение место сопряжения рычага и кулачка распределительного вала выполнено в виде ролика.
С помощью гидрокомпенсаторов в приводе клапанов реализуется нулевой тепловой зазор во всех положениях, обеспечивается меньший шум и мягкость работы. Конструктивно гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Гидравлический компенсатор, расположенный непосредственно на толкателе клапана, носит название гидротолкателя.
Распределительный вал обеспечивает функционирование газораспределительного механизма в соответствии с принятым для данного двигателя порядком работы цилиндров и фазами газораспределения. Он представляет собой вал с расположенными кулачками. Форма кулачков определяет фазы газораспределения, а именно моменты открытия-закрытия клапанов и продолжительность их работы. Существенное повышение эффективности ГРМ, а следовательно и улучшение характеристик двигателя дает применение различных систем изменения фаз газораспределения.
На современных двигателях распределительный вал расположен в головке блока цилиндров, при этом различают две таких схемы:
одновальная – SOHC (Single OverHead Camshaft);
двухвальная - DOHC (Duble OverHead Camshaft).
В связи с применением четырех клапанов на один цилиндр предпочтение отдается двухвальной схеме ГРМ (один распределительный вал обеспечивает привод впускных клапанов, другой вал – выпускных).
Распределительный вал приводится в действие от коленчатого вала с помощью привода, который осуществляет его вращение в два раза медленнее коленчатого вала (за один цикл работы двигателя конкретный клапан открывается только один раз). В качестве привода распределительного вала используются следующие виды передач:
ременная;
цепная;
зубчатая.
Ременная и цепная передачи приводят в действие распределительный вал, расположенный в головке блока цилиндров. Зубчатая передача вращает, как правило, распределительный вал в блоке цилиндров. Обиходное название зубчатой передачи - "гитара" (по форме двух соединенных шестерен).
Ременная и цепная передачи имеют как достоинства, так и недостатки, поэтому в ГРМ применяются на равных. Цепной привод более надежный, но цепь тяжелее ремня, поэтому требует дополнительных устройств для натяжения и гашения колебаний.
Ременной привод не требует смазки, поэтому на шкивы устанавливается открыто. Вместе с тем, ремень в сравнении с цепью имеет ограниченный ресурс. В качестве ременного привода распределительного вала широко используются зубчатые ремни.